KR101224081B1 - 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공기 하단에 설치되어 연직 하방향을 촬영하여 항공촬영이미지를 촬영하는 주카메라; 항공기 하단의 주카메라 좌측과 우측에 설치되어 항공기의 수평상태가 교란되었을 때 보조적으로 촬영을 수행하며 항공촬영이미지를 촬영하는 보조카메라; 보조카메라의 촬영방향이 연직 하방향에서 주카메라 방향 또는 그 반대 방향으로 조절된 상태에서 고정되게 해주는 각도조절장치; 항공기의 수평상태를 판단하는 수평상태 판단모듈; 수평상태 판단모듈의 판단결과에 따라 촬영을 제어하는 연직촬영 제어모듈 및 이미지 저장모듈을 포함하여 구성된 특징이 있다.

Description

지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템{A system for high precision editing air photograph of maintaining verticality}

본 발명은 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기 하단에 설치되어 연직 하방향을 유지하고 지상 표면에 대한 영상이미지를 촬영하는 주카메라와 상기 주카메라의 좌측, 우측에 각각 설치된 2 개의 보조카메라를 통해 항공기의 수평상태가 교란되었을 때 보조적으로 항공촬영이미지를 촬영하는 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템을 개시한다.

지상의 지형지물을 촬영한 항공사진은 수치지도의 제작에 활용되는 기본적인 자료이며 국토의 변화과정을 기록하는 가치있는 기록물이기도 하다. 우리나라에서는 1974년부터 1995년까지 1/25,000 지형도 수정제작을 위한 1/37000과 1/20,000의 항공사진이 촬영되었고, 1995년 이후 현재는 1/5,000 지형도 수정제작을 위한 1/20,000 의 항공사진과 1/1,000 지형도 제작을 위한 1/5,000의 항공사진이 촬영되고 있다.

항공사진의 촬영은 촬영대상이 되는 지역에 기준점들을 설정하고 항공기가 카메라를 장착한 상태에서 정해진 고도로 일정하게 비행하며 촬영하는 방식으로 진행된다. 항공사진의 촬영 중에 항공기는 일정한 고도로 수평을 맞추어 비행을 하지만 비행 환경에 따라 국지적인 기류 등의 영향으로 항공기 기체가 흔들리기도 한다. 따라서 항공사진 촬영용 카메라의 방향성이 순간적으로 달라져 지표상의 지형지물이 아닌 허공에 초점이 형성될 위험이 존재한다.

이와 같은 종래기술의 문제를 일부해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제0663836호(2007.01.02.)"항공사진 촬영용 카메라의 중심 초점 매칭을 위한 모터의 제어 시스템"이 소개되고 있다. 개선된 종래기술은 다수개의 카메라를 구비하고, 항공기의 수평상태와 고도 및 지표면으로부터 연직방향 높이에 대한 정보 등을 근거로 중심 초점을 매칭하는 기술에 대해 개시하고 있으나 다수개의 카메라를 사용해야 하고 각 카메라의 촬영각도 산출을 위해 항공기의 수평상태 외에도 항공기의 고도, 지표면으로부터 얻어지는 연직방향 높이 등 다양한 정보를 활용해야하는 기술적인 어려움을 여전히 해결하지 못하는 문제가 있으므로 이러한 문제를 해결할 필요가 있다.

문헌 1 : 대한민국 등록특허 제0663836호 "항공사진 촬영용 카메라의 중심 초점 매칭을 위한 모터의 제어 시스템"(2007.01.02.). 문헌 2 : 대한민국 등록특허 제0926685호 "카메라용 자동초점 구동장치"(2009.11.17.).

본 발명은 수치지도의 제작에 있어서 중요한 기초자료로 활용되는 항공촬영된 지상의 영상이미지를 확보하기 위하여 항공기에 장착된 카메라의 촬영방향을 지상면과 연직 상태가 유지되도록 하고 연직상태의 유지가 어려울 경우는 보조카메라를 이용하여 촬영하는 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명에 의한 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템은 항공기 동체의 하단 일부분에 설치되며 연직 하방향의 항공촬영이미지를 해당 제어신호에 의하여 촬영하는 주카메라(100); 상기 주카메라(100)의 좌측과 우측에 각각 설치되며 촬영방향을 상기 주카메라(100)의 촬영방향 또는 그 반대 방향으로 조절 설치되고 해당 제어신호에 의하여 상기 항공기의 수평상태가 교란되었을 때 보조 항공촬영이미지를 촬영하는 두 개의 보조카메라(200); 상기 보조카메라(200)의 일측면에 고정 결합되는 직육면체 형상의 부재이고 중앙에 장공(311)이 형성된 회전편(310), 상기 항공기의 하단 일부분에 고정 설치된 각도조절용 암나사부(320), 상기 암나사부(320)를 일측 끝단 부분에 삽입하고 상기 항공기의 하단 일부분에 지지되며 상기 항공기의 하단 일부분과 상기 회전편(310)과의 사이에 설치되어 상기 회전편(310)에 탄성력을 인가하는 코일형상의 스프링(330), 상기 회전편(310)의 장공(311)을 관통하여 상기 각도조절용 암나사부(320)와 길이가 조절된 상태로 나사결합하여 상기 보조카메라(200)의 촬영각도를 조절하는 각도조절나사(340), 상기 회전편(310)의 하측면에 돌출형성되며 내부는 상기 장공(311)과 관통하고 상기 장공(311)보다 큰 직경의 빈 공간이 형성되어 상기 각도조절나사(340)의 머리부분을 수용하는 풀림방지용 암나사부(350) 및 상기 암나사부(350)에 나사결합하며 상기 각도조절나사(340)가 상기 회전편(310)의 장공(311)에 끼워진 상태를 유지시키는 풀림방지나사(360)로 이루어지되 상기 보조카메라(200)의 촬영방향을 상기 주카메라의 촬영 방향 또는 그 반대 방향으로 조절하는 각도조절장치(300); 상기 항공기에 설치되고 상기 항공기의 비행상태를 분석하여 수평도가 소정 범위 이내이면 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단하고 상기 수평도가 소정 범위를 벗어나면 수평상태가 교란된 것으로 판단하되 좌측으로 기울어진 것인지 우측으로 기울어진 것인지를 판단하는 수평상태 판단모듈(400); 상기 수평상태 판단모듈(400)이 판단하는 상기 항공기의 수평상태 정보를 근거로 촬영할 카메라를 결정하되 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단되면 상기 주카메라(100)가 촬영하도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 항공기의 수평상태가 좌측 또는 우측으로 기울어진 것으로 판단되면 상기 2개의 보조카메라(200) 가운데 그 촬영방향이 연직 하방향에 가까운 보조카메라(200)를 선택하여 촬영하도록 해당 제어신호를 출력하는 연직촬영 제어모듈(500); 및 상기 주카메라(100) 또는 상기 보조카메라(200)가 생성한 항공촬영이미지를 상기 연직촬영 제어모듈의 해당 제어신호에 의하여 지피에스 좌표정보와 함께 할당된 영역에 저장하는 이미지 저장모듈(600);을 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 항공촬영이미지의 촬영 중에 항공기의 수평상태가 교란되어 기울어짐이 발생하더라도 카메라의 촬영방향을 지상 표면과 연직 상태로 일관성 있게 유지시켜 확보된 항공촬영이미지를 이용하여 고정밀 항공촬영이미지의 편집을 용이하게 진행하는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시 예에 따른 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템에 대한 기능 구성도 이다.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 따른 주카메라와 보조카메라 설치 상태를 설명하기 위한 부분 단면도 이다.
도 3 은 도 2 의 보조카메라와 각도조절장치를 설치한 상태 설명을 위한 부분 확대도 이다.
도 4 는 본 발명의 일실시 예에 따른 지상면과 연직상태를 유지하여 고정밀의 항공촬영이미지를 연속 확보하는 상태 설명을 위한 기능 구성도 이다.

이하에서는 본 발명에 따른 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 에는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템의 블록 구성도가 도시되어 있다.

도 1 의 시스템은 주카메라(100), 보조카메라(200), 각도조절장치(300), 수평상태 판단모듈(400), 연직촬영 제어모듈(500) 및 이미지 저장모듈(600)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 주카메라(100)는 항공기 하단에 설치되어 연직 하방향을 촬영하여 항공촬영이미지를 촬영하는 장치이다. 본 발명은 고정밀 항공촬영이미지의 편집 시스템에 관한 것이므로 편집의 편의성을 고려할 때 상기 주카메라(100)는 디지털 방식으로 항공촬영이미지를 촬영하는 디지털 카메라로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 보조카메라(200)는 상기 항공기 하단 중 상기 주카메라(100)의 좌측과 우측에 각각 설치되되 그 촬영방향을 연직 하방향에서 상기 주카메라(100) 방향 또는 그 반대 방향으로 조절할 수 있는 형태로 설치되어 상기 항공기의 수평상태가 교란되었을 때 보조적으로 촬영을 수행하며 항공촬영이미지를 촬영하는 장치이다.

상기 주카메라(100)와 동일한 사양을 가지는 카메라로 구성되는 것이 균일한 항공촬영이미지의 생성을 위해 바람직하다.

구체적으로 상기 보조카메라(200)의 전방과 후방면에는 회전축(210)이 형성되어 있고, 상기 항공기의 하단 중 상기 보조카메라(200)가 설치되는 곳에는 상기 회전축(210)이 끼워지는 축홈(11)을 구비하고 있는 지지편(10)이 구비되어 있어 상기 보조카메라(200)는 그 촬영방향을 상기 주카메라(100) 방향 또는 그 반대 방향으로 조절할 수 있는 형태로 상기 항공기에 설치되게 된다.

도 2에는 본 발명에 따른 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템의 주카메라(100) 및 보조카메라(200)의 설치 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 보조카메라(200) 및 각도조절장치(300)의 설치 단면도가 도시되어 있다.

상기 각도조절장치(300)는 상기 보조카메라(200)의 촬영방향이 연직 하방향에서 상기 주카메라 방향 또는 그 반대 방향으로 조절된 상태에서 고정되게 해주는 장치로서 회전편(310), 각도조절용 암나사부(320), 스프링(330), 각도조절나사(340), 풀림방지용 암나사부(350) 및 풀림방지나사(360)를 포함하여 구성된다.

상기 회전편(310)은 상기 보조카메라(200)의 일측면에 결합되는 직육면체 형상의 부재로서 중앙에는 장공(311)이 형성되어 있고, 상기 각도조절용 암나사부(320)상기 항공기의 하단 중 상기 회전편(310)의 장공(311)에 대응되는 위치에 설치되며, 상기 스프링(330)이 상기 회전편(310)과 상기 각도조절용 암나사부(320) 사이에 설치된다. 이러한 상태에서 상기 각도조절나사(340)가 상기 회전편(310)의 장공(311)을 관통하여 상기 각도조절용 암나사부(320)와 결합하게 되는데 그 조여지는 정도에 따라 상기 보조카메라(200)의 촬영각도가 달라지게 된다. 또한 상기 스프링(330)이 항상 상기 회전편(310)을 위로 밀어주게 되므로 상기 보조카메라(200)는 상기 지지편(10)에 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기 보조카메라(200)의 설정가능한 촬영각도의 범위는 상기 회전편(310)이 상기 보조카메라(200)와 함께 거동할 수 있는 범위에 의하여 결정되므로 상기 회전편(310)의 장공(311)의 크기나 상기 각도조절나사(340)의 크기 등에 따라 달라지게 된다.

또한 상기 풀림방지용 암나사부(350) 및 상기 풀림방지나사(360)는 상기 각도조절나사(340)가 상기 각도조절용 암나사부(320)로부터 이탈하는 것을 막아주기 위한 구성이다. 상기 풀림방지용 암나사부(350)는 상기 회전편(310)의 상면에 돌출형성되되 상기 각도조절나사(340)의 머리부를 수용하면서 그 내경은 상기 회전편(310)의 장공(311)보다 크게 형성되어 있고, 상기 풀림방지나사(360)는 상기 조절나사(340)가 상기 회전편(310)에 끼워진 상태에서 상기 풀림방지용 암나사부(350)에 나사결합된다. 따라서 상기 항공기의 비행 중 진동 등으로 인하여 상기 각도조절나사(340)가 풀리는 것을 방지해주게 된다.

상기 수평상태 판단모듈(400)은 상기 항공기에 구비되는 수평측정장비와 회로적으로 연결되어 상기 수평측정장비가 측정하는 수평도에 관한 정보를 전달받아 분석하여, 상기 항공기의 수평도가 설정된 범위 이내인 것으로 나타날 경우 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단하고, 상기 수평도가 설정된 범위를 벗어난 것으로 나타날 경우 수평상태가 교란된 것으로 판단하되 좌측으로 기울어진 것인지 우측으로 기울어진 것인지 판단하는 모듈이다. 구체적으로 상기 수평상태 판단모듈(400)은 상기 수평측정장비와 회로적으로 연결된 회로부와 S/W 및 메모리부로 이루어지는 컴퓨팅 모듈로 구현된다.

상기 연직촬영 제어모듈(500)은 상기 수평상태 판단모듈(400)이 판단하는 상기 항공기의 수평상태를 근거로 촬영을 수행할 카메라를 결정하되, 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단된 경우 상기 주카메라(100)가 촬영을 수행하도록 하고, 상기 항공기의 수평상태가 좌측 또는 우측 기울어진 것으로 판단될 경우 상기 2개의 보조카메라(200) 가운데 그 촬영방향이 연직하방향에 가까운 것이 촬영을 수행하도록 제어하는 모듈로서 제어와 연산을 위한 프로세서 및 S/W를 답재한 컴퓨팅 모듈로 구현된다.

도 4에는 본 발명에 따른 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템에서 이루어지는 지상면의 연직촬영 유지의 실시예가 나타나 있다. 도 4의 (a) 및 (b)를 살펴보면 상기 항공기가 좌측 또는 우측으로 기울어져 그 수평상태가 교란된 경우에도 2개의 보조카메라(200) 가운데 촬영방향이 연직하방향에 가까운 보조카메라(200)가 촬영을 수행함으로써 지상면의 연직촬영이 유지되고 있는 것을 확인할 수 있다. 화살표 방향이 지상면의 연직방향을 의미한다.

상기 주카메라(100) 또는 상기 보조카메라(200)가 생성한 항공촬영이미지는 상기 이미지 저장모듈(600)에 저장되게 되는데, 상기 이미지 저장모듈(600)은 상기 주카메라(100) 및 상기 보조카메라(200)로부터 데이터를 전송받을 수 있도록 이들과 회로적 또는 통신적으로 연결이 되어 있는 메모리 반도체 또는 서버의 하드디스크 드라이브 등에 DB(Data Base)를 구축하는 형태로 구현된다.

이상에서 첨부된 도면과 관련하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명은 도면의 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 치환 및 변형이 가능하다고 할 것이다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

10: 지지편 11:축홈
100: 주카메라 200: 보조카메라
300: 각도조절장치 310: 회전편
311: 장공 320: 각도조절용 암나사부
330: 스프링 340: 각도조절나사
350: 풀림방지용 암나사부 360: 풀림방지나사
400: 수평상태 판단모듈 500: 연직촬영 제어모듈
600: 이미지 저장모듈

Claims (1)

1. 항공기 동체의 하단 일부분에 설치되며 해당 제어신호에 의하여 연직 하방향의 항공촬영이미지를 촬영하는 주카메라(100);
   상기 주카메라(100)의 좌측과 우측에 각각 설치되며 촬영방향을 상기 주카메라(100)의 촬영방향 또는 그 반대 방향으로 조절 설치되고 해당 제어신호에 의하여 상기 항공기의 수평상태가 교란되었을 때 보조 항공촬영이미지를 촬영하는 두 개의 보조카메라(200);
   상기 보조카메라(200)의 일측면에 고정 결합되는 직육면체 형상의 부재이고 중앙에 장공(311)이 형성된 회전편(310), 상기 항공기의 하단 일부분에 고정 설치된 각도조절용 암나사부(320), 상기 암나사부(320)를 일측 끝단 부분에 삽입하고 상기 항공기의 하단 일부분에 지지되며 상기 항공기의 하단 일부분과 상기 회전편(310)과의 사이에 설치되어 상기 회전편(310)에 탄성력을 인가하는 코일형상의 스프링(330), 상기 회전편(310)의 장공(311)을 관통하여 상기 각도조절용 암나사부(320)와 길이가 조절된 상태로 나사결합하여 상기 보조카메라(200)의 촬영각도를 조절하는 각도조절나사(340), 상기 회전편(310)의 하측면에 돌출형성되며 내부는 상기 장공(311)과 관통하고 상기 장공(311)보다 큰 직경의 빈 공간이 형성되어 상기 각도조절나사(340)의 머리부분을 수용하는 풀림방지용 암나사부(350) 및 상기 암나사부(350)에 나사결합하며 상기 각도조절나사(340)가 상기 회전편(310)의 장공(311)에 끼워진 상태를 유지시키는 풀림방지나사(360)로 이루어지되 상기 보조카메라(200)의 촬영방향을 상기 주카메라의 촬영 방향 또는 그 반대 방향으로 조절하는 각도조절장치(300);
   상기 항공기에 설치되고 상기 항공기의 비행상태를 분석하여 수평도가 소정 범위 이내이면 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단하고 상기 수평도가 소정 범위를 벗어나면 수평상태가 교란된 것으로 판단하되 좌측으로 기울어진 것인지 우측으로 기울어진 것인지를 판단하는 수평상태 판단모듈(400);
   상기 수평상태 판단모듈(400)이 판단하는 상기 항공기의 수평상태 정보를 근거로 촬영할 카메라를 결정하되 상기 항공기가 수평상태를 유지하고 있는 것으로 판단되면 상기 주카메라(100)가 촬영하도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 항공기의 수평상태가 좌측 또는 우측으로 기울어진 것으로 판단되면 상기 2개의 보조카메라(200) 가운데 그 촬영방향이 연직 하방향에 가까운 보조카메라(200)를 선택하여 촬영하도록 해당 제어신호를 출력하는 연직촬영 제어모듈(500); 및
   상기 주카메라(100) 또는 상기 보조카메라(200)가 생성한 항공촬영이미지를 상기 연직촬영 제어모듈의 해당 제어신호에 의하여 지피에스 좌표정보와 함께 할당된 영역에 저장하는 이미지 저장모듈(600); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지형정보 변화에 따른 영상이미지의 공간영상 도화시스템.

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